(57)【要約】【課題】  回転機械で使用されるシールアセンブリ（１０）を提供する。【解決手段】  回転機械で使用されるシールアセンブリ（１０）が提供される。このシールアセンブリ（１０）は、第１の要素（２８）と、取付要素（３０）によって第１の要素（２８）に取り付けられたシールキャリア（２６）と、第１の要素（２８）から離間された第２の要素（２４）と、第２の要素（２４）上に配置されたシール走行要素（２０）と、取付要素（３０）を通して高圧供給源（１２）から低圧室（１４）へとガスが漏れるのを防止する液圧シール手段（３２）と、を有する。【選択図】  図１
2005147217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の要素と、取付要素によって該第１の要素に取り付けられたシールキャリアと、
前記第１の要素から離間された第２の要素と、該第２の要素上に配置されたシール走行要素と、
前記取付要素を通って高圧供給源から低圧室へとガスが漏れるのを防止する液圧シール手段と、を有することを特徴とする回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項２】
前記シール走行要素は、前記第２の要素と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項３】
前記第１の要素は、第１の回転軸を含み、前記第２の要素は、第２の回転軸を含むことを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の要素は、回転軸を含み、前記第２の要素は、固定要素を含むことを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項５】
前記シールキャリアは、前記シール走行要素に近接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項６】
前記シールキャリアは、前記シール走行要素と接触するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項７】
前記シールキャリアは、前記取付要素によって前記第１の要素に対して軸方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項８】
前記液圧シール手段に液体を供給する液体供給手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項９】
前記液体供給手段は、前記第１の要素に設けられた少なくとも１つの供給穴を含むことを特徴とする請求項８記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項１０】
前記液圧シール手段は、前記シールキャリア、バックプレート、およびフィンによって構成されるとともに、前記シールキャリア、前方壁、および前記フィンによって形成されるトラフを有することを特徴とする請求項９記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項１１】
前記液圧シール手段は、望ましくない粒子状物質や異物の堆積を防止する防止手段をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項１２】
前記防止手段は、前記トラフの外側面に設けられた少なくとも１つのドレン穴を含むことを特徴とする請求項１１記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【請求項１３】
前記液体は、前記少なくとも１つのドレン穴から流出する速度よりも高い速度で前記少なくとも１つの供給穴を通って前記液圧シール手段に流入していることを特徴とする請求項１２記載の回転機械用のシールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンなどの回転機械で使用されるシールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、２つの同心軸の間の環状部を封止するために検討されている最新の設計における重要な問題点を扱うものであり、このような環状部では、固定された取付箇所がないためにシール要素の回転が要求される。従来の封止法は、ピストンリングなどの中実の二次シールを使用する。シール要素が固定されていない軸の間の用途では、中実の二次シールが受ける慣性力によって二次シールとその支持要素との間に高い摩擦力が生じ、これにより、軸方向の移動が妨げられるか、または少なくとも望ましくない摩耗が生じてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、回転機械で使用されるシールアセンブリを提供することである。
【０００４】
本発明の他の目的は、同じ方向または反対方向に回転する２つの同心軸の間に形成される環状部を封止することができるシールアセンブリを提供することである。
【０００５】
本発明のまた他の目的は、１つの軸と固定子とを封止するために適用可能なシールアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、本発明のシールアセンブリによって達成される。
【０００７】
本発明によると、回転機械で使用されるシールアセンブリが提供される。このシールアセンブリは、第１の要素と、取付要素によって第１の要素に取り付けられたシールキャリアと、第１の要素から離間された第２の要素と、第２の要素上に配置されたシール走行要素と、取付要素を通して高圧供給源から低圧室へとガスが漏れるのを防止する液圧シール手段と、を有する。
【０００８】
本発明のシャフトシールの他の詳細、目的、および付随する利点は、以下の最良の形態および添付図面に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図には、高圧供給源１２からガスタービンエンジンのベアリング室などの低圧室１４へのガスの漏れを減少させる回転機械用のシールアセンブリ１０が示されている。本発明のシールアセンブリ１０は、同じ方向または反対方向に回転する２つの同心軸の間に形成される環状部に適用可能である。また、本発明のシールアセンブリは、１つの軸と固定子とを封止するためにも有用である。
【００１０】
シールアセンブリ１０は、シール走行要素２０とシールキャリア２６とを含む。シールキャリア２６は、第１の要素２８と共に回転するとともに、柔軟性のある取付部３０によって第１の要素２８に柔軟に取り付けられている。第１の要素２８は、２つの同心軸のうちの内側の軸でありうる。柔軟性のある取付部３０は、当該技術で周知の適切な柔軟性のある取付部とすることができる。シールキャリア２６は、第１の要素２８に対して軸方向に移動可能となるように取り付けられている。シール走行要素２０は、軸方向に面するとともに第２の要素２４に取り付けられているかまたは第２の要素２４に設けられた一次シール面２２を有している。第２の要素２４は、２つの同心軸のうちの外側の軸または固定要素でありうる。所望であれば、シール走行要素２０は、第２の要素２４と一体に形成することができる。一次シール面２２は、シール走行要素２０とシールキャリア２６とが近接もしくは接触していることを要する。一次シール面２２は、高回転滑りに耐性があることが好ましく、シールキャリア２６と一次シール面２２とを分離する流体力学的な力を発生させるリフト形状（ｌｉｆｔ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を含みうる。
【００１１】
柔軟性のある取付部３０を通るガスの漏れは、液圧シール３２によって防止されており、この液圧シール３２は、液体３４の慣性を利用する。液圧シール３２は、シールキャリア２６、バックプレート３６、およびＬ字型フィン３８によって構成される。液体は、第１の要素２８に設けられた１つまたはそれ以上の供給穴４０を通して液圧シール３２に供給される。供給源１２内の圧力Ｐhが室１４内の圧力ＰLよりも大きい場合には、フィン３８の上流の液体面４２は、下流の液体面４４よりも大きい半径で安定化する。シールキャリア２６の前方壁４６およびバックプレート３６の内径は、液体を流出させずに上述の高さの差を許容するように設計されている。
【００１２】
本発明のシールアセンブリの好適実施例は、液圧シール３２で使用される液体を連続的に補充することを含む。望ましくない粒子状物質や異物の堆積を防止するために、１つまたはそれ以上のドレン穴４８がシールキャリア２６とフィン３８との間のトラフ（溝部）４９の外側面に設けられている。液体を連続的に補充することは、一次シール境界面で生じる熱を除去するためにも有用である。液体は、ドレン穴４８から流出する速度よりも早い速度で供給穴４０から流入することが好ましい。過剰な液体は、設計および運転条件によって、バックプレート３６または前方壁４６の内径を越えて流出する。
【００１３】
ＰLがＰhよりも大きくなる圧力の瞬間的な逆転時にトラフ４９から望ましくない液体の排出を減少させるために、種々の細部をシールアセンブリに組み込むことができる。また、望ましくない液体の捕捉を防止する特徴部も含まれうる。液圧シール３２から一次シールの上流側に液体が流出するおそれがある漏れ領域を最小化するように、前方壁４６の内径は案内径５２と精密な公差に維持される。一次シール面２２と前方壁４６との間に形成されるトラフ５１に収集された液体は、ドレン穴５０を通って排出可能となっている。ドレン穴５０は、通常の運転時にガスの漏れが最小となるように設計することができる。所定の運転条件において、バルブを使用してドレン穴５０の一部または全てを覆うこともできる。
【００１４】
いくつかの用途では、一次シール境界面２２は、高い摩擦速度に耐性を有する必要がある。このような用途のためのシールアセンブリは、面２２の形状によって発生する流体力学的なリフト力を利用する。また、より低い摩擦速度の用途には、種々の一次シール装置が知られている。このような装置には、一次シール境界面と直接接触し、油で潤滑されることもある炭素を用いる設計が含まれる。所望であれば、このような装置をシール境界面２２に使用することもできる。
【００１５】
所望であれば、本発明のシールアセンブリ１０は、シールキャリア２６が第２の要素２４に柔軟に取り付けられ、シール走行要素２０が第１の要素２８に取り付けられるように構成することができる。このような構成では、液圧二次シール３２は第１の要素２４と共に回転する。
【００１６】
本発明のシールアセンブリは、高い慣性負荷によって二次液圧シールで摩擦や摩耗が生じないという点で有利である。さらに、二次液圧シールは、第１の要素２８と第２の要素２４との間の相対的な軸方向移動およびずれを許容することができる。
【００１７】
本発明によって上述した目的、手段、および利点を完全に満たすシャフトシールが提供されることが明らかである。本発明を具体的な実施例に関連して説明したが、当業者には上述の説明から他の代替物、改良および変更が明らかとなるであろう。従って、請求項の範囲内であるこのような代替物、改良および変更も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るシャフトシールアセンブリの説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０…シールアセンブリ
１２…高圧供給源
１４…低圧室
２０…シール走行要素
２２…一次シール面
２４…第２の要素
２６…シールキャリア
２８…第１の要素
３０…柔軟性のある取付部
３２…液圧シール
３６…バックプレート
３８…Ｌ字型フィン
４０…供給穴
４２…上流の液体面
４４…下流の液体面
４６…前方壁
４８，５０…ドレン穴
４９，５１…トラフ
５２…案内径
【図１】
2005147217.tif 000003